بررسی تجربی تأثیر افزودن گرافن بر بهبود ضریب انتقال حرارت جابه جایی در سامانه آب/اتیلن گلایکول در جریان آرام

یکی از روش های کاهش اندازه تجهیزات انتقال حرارت, افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی سیال است. هدف اصلی از این پژوهش طراحی و تولید نوعی نانوسیال بر پایه آب و اتیلن گلایکول است. بدین منظور ابتدا گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و ساختار آن توسط طیف های واپاشی پرتو ایکس (XRD), تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) مورد بررسی و تأیید قرار گرفت. با استفاده از درصدهای وزنی مختلف از نانوگرافن شامل 25/0, 5/0, 75/0, 1, 25/1 و 5/1% نانوسیال آب/اتیلن گلایکول/گرافن تولید گردید. سدیم دو دسیل سولفات (SDS) به عنوان فعال کننده سطحی جهت بهبود پایداری گرافن درون سیال پایه استفاده شد. سامانه آزمایشگاهی طراحی شده شامل لوله مارپیچ با دمای دیواره ثابت و مجهز به کنترل کننده دبی و نشانگر دما و فشار بود. عدد ناسلت و افت فشار برای آب خالص توسط سامانه آزمایشگاهی اندازه گیری و با مدل های تجربی موجود در این زمینه مقایسه گردید و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش بینی نتایج است. ضریب انتقال حرارت جابه جایی, عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت با استفاده از سامانه مذکور برای آب/اتیلن گلایکول با نسبت وزنی 60 به 40 و نیز نانوسیال با درصدهای مختلف از گرافن در دبی های مختلف بررسی گردید. نتایج مشخص ساخت که با افزودن 1% وزنی گرافن به سیال پایه ضریب انتقال حرارت جابه جایی حدود 50% افزایش می یابد در حالیکه افت فشار نیز حدود 50% افزایش نشان می دهد. در نهایت یافته های این پژوهش پتانسیل استفاده از سامانه آب/اتیلن گلایکول/گرافن را در تجهیزات سرمایشی/گرمایشی مورد تأیید قرار می دهد.